ZK롤업 : 블록체인 확장성 문제의 해결?

CONTENTS
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1. 블록체인 확장성
2. zk롤업이란?
3. zk롤업 작동방식
4. zk롤업 장단점

 

1️⃣ 블록체인 확장성

zk롤업을 설명하기에 앞서 블록체인 확장성에 관하여 간단히 설명하자면, 블록체인 확장성이 낮을 경우 속도가 느려지고 거래 수수료가 높아지며 사용자 경험이 나빠지게 됩니다.

이는 계층1(ex. 샤딩) 및 계층2(ex.롤업) 솔루션으로 잠재적으로 해결가능합니다.

그중 zk-롤업은 계층 2에서 영지식 증명이라는 암호화 기술을 활용하는 롤업 구현 유형입니다.

영지식 증명을 통하여 기본 데이터를 공개하지 않고도 검증이 가능하기 때문에 거래 개인 정보 보호 및 보안이 보장됩니다.

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가상자산이 더욱 광범위하게 발전함에 따라 블록체인 네트워크의 확장성 문제 해결이 더욱 중요해졌습니다.

블록체인이 혼잡하게되면 속도가 느려지고 거래 수수료가 높아집니다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 레이어 1 솔루션과 레이어 2 솔루션이라는 두가지 기본 프레임워크를 가지고 있습니다.

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◼레이어1 솔루션

레이어 1 솔루션은 블록체인의 기본 구조를 직접적으로 개선하여 전체 시스템이 더 높은 처리량을 경험할 수 있도록 합니다. 대표적인 예는 샤딩으로, 블록체인을 별개의 섹터로 분할함으로써 시스템 용량을 늘리고 동시 트랜잭션 처리를 허용합니다.

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◼레이어2 솔루션

레이어 2 솔루션은 블록체인 위에서 작동하며, 트랜잭션이 오프체인으로 처리되고 일괄적으로 기본 체인에 커밋됩니다. 주요 기술에는 상태 채널, 사이드체인 및 롤업이 포함됩니다. ZK롤업은 영지식 증명을 활용하는 롤업의 한 형태입니다.

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2️⃣ zk롤업이란?

zk롤업을 이해하기 위해서는 롤업 및 영지식 증명을 이해해야 합니다.

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롤업을 사용하면 블록체인이 거래 데이터를 하나로 묶어 오프체인에서 처리할 수 있습니다.

처리가 되면 최종 결과가 기본 체인에 정식으로 커밋됩니다. 많은 트랜잭션을 동시에 처리하면 블록체인이 팽창할 가능성이 줄고, 더욱 빠르고 저렴한 계산이 가능합니다. 롤업은 낙관적 롤업과 zk롤업으로 분류됩니다.

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◼ 낙관적 롤업

낙관적 롤업이란 롤업된 모든 트랜잭션이 합법적이라는 가정하에 작동합니다. 거래는 블록체인에 커밋되기 전에 대기 기간을 거칩니다. 이 대기 기간동안 네트워크에서 의심스러운 거래에 이의를 제기할 수 있습니다.

낙관적 롤업에는 옵티미즈미 아비트럼 등이 있습니다.

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◼ zk롤업

낙관적 롤업과 달리 zk롤업은 영지식 기반 유효성을 증명을 통하여 모든 단일 트랜잭션을 검증합니다.

구현하기가 비교적 복잡하지만 ZK롤업은 낙관적 롤업에서 볼 수 있는 분쟁 해결 기간을 우회하고 이론적으로 트랜잭션을 더 빠르게 처리가능합니다.

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영지식 증명은 진술에 대한 복잡한 세부 정보를 공개하지 않고도 한 증명자가 다른 검증자에게 특정 진술이 사실임을 증명할 수 있는 암호화 도구입니다.

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✅ 영지식 증명에는 3가지 특성이 존재합니다.

1. 완전성(Completeness) : 진술이 사실이고 양측 모두 진실이라면 증거는 항상 그 진실성을 확인합니다.

2. 건전성(Soundness) : 거짓된 증명자는 아주 드문 상황을 제외하고는 거짓 진술의 타당성에 대하여 정직한 검증자를 설득할 수 없어야 합니다.

3. 영지식(Zero-Knowledge) : 가장 중요한 특징으로, 프로세스가 끝나면 검증자는 진수에 대한 다른 정보를 얻지 않고 진술의 유효성만 학습합니다.

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✅ 영지식 증명 작동 방법론은 3가지로 분류합니다.

◼ 증인(Witness) : 첫 번째 단계에서 증명자는 비밀 정보, 즉 '증인'을 검증자에게 제공합니다. 여기서의 아이디어는 증명자가 어떤 정보에 대해 명시적으로 언급하지 않고도 특정 데이터에 접근할 수 있다는 것을 검증자에게 증명하는 것입니다. 증인은 합법적인 증명자만 답변 가능한 정보에 대한 일련의 질문을 설정합니다.

◼ 도전 : 이 단계에서 검증자는 세트에서 무작위 질문을 선택하면 증명자에게 도전합니다.

◼ 응답 : 증명자는 검증자의 질문에 성공적으로 답변하여 신뢰성을 입증합니다.

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3️⃣ zk롤업 작동방식

zk롤업은 2가지 핵심 구성 요소가 있습니다.

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◼ 온체인 계약 : 스마트컨트랙트는 zk롤업 프로토콜이 작동하는 규칙을 정의합니다. 주요 계약과 검증자 계약으로 구성되며, 주요 계약은 롤업 블록을 저장하고 예금을 추적하며 중요한 업데이트를 수행합니다. 검증자 계약은 생성된 영지식 증명을 검증합니다.

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◼ 오프체인 가상 머신 : 이 머신은 L2의 기본 이더리움 블록체인에서 벗어나 트랜잭션 실행을 처리합니다. 오프체인 가상 머신은 이더리움 체인과 독립적으로 작동합니다.

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ZK롤업은 비록 독특한 계층에 있지만 이더리움 블록체인과 복잡하게 얽혀있습니다. 그들은 매 순간마다 모든 거래의 세부사항을 남기는 것으로 이더리움을 넘치게 하지 않는 대신, 번들 요약을 제공하여 기본 레이어를 깔끔하고 효율적으로 유지합니다.

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4️⃣ zk롤업 장단점

✅ ZK롤업 장점

◼ 처리량 증가 : ZK롤업은 트랜잭션 실행을 기본 계층에서 더욱 효율적인 컴퓨팅 환경으로 오프로드합니다. 트랜잭션은 온체인에서 개별적으로 처리되지 않기 때문에 전체 처리량이 향상됩니다.

◼ 혼잡 감소 : ZK롤업은 블록체인 팽창을 줄여서 레이어 1이 효율적일 수 있도록 돕습니다. 전체 노드는 전체 데이터 대신 영지식 증명만 저장하면 됩니다.

◼ 수수료 절감 : 혼잡 감소로 인해 ZK롤업은 전체 수수료를 줄이는데 도움이 됩니다.

◼ 보안 측정 : ZK롤업에는 롤업 네트워크에 문제가 있는 경우에도 사용자가 자금을 인출할 수 있는 보안 조치가 포함되어 있으며, 이는 네트워크 장애 시 자금을 손상시킬 수 있는 사이드체인에 비해 뚜렷한 이점입니다.

◼ 더 빨라진 트랜잭션 챌린지 기간 : ZK롤업을 사용하면 롤업 내의 유효성 증명만 확인하면 되므로 트랜잭션 챌린지 기간이 단축됩니다.

 

✅ ZK롤업 단점

◼ 복잡성 : ZK롤업이 가장 큰 단점은 본직절인 복잡성입니다. 낙관적 롤업보다 실행하기가 더욱 복잡합니다.

◼ 기본 계층의 제약 : 효율성에도 불구하고 ZK롤업은 여전히 기본 계층의 제한 사항에 묶여있습니다.

◼ 유동성 단편화 : 모든 레이어2는 생태계에서 유동성의 분산을 초래합니다. 기본 계층 프로토콜의 유동성이 낮으면 잠재적인 문제가 발생할 수 있습니다.

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